PL220146B1 - Sposób otrzymywania kompozytów jednopolimerowych metodą koekstruzji - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kompozytów jednopolimerowych metodą koekstruzji, mający zastosowanie w przemyśle tworzyw sztucznych, takich jak budownictwo, motoryzacja, czy też wytwarzanie przedmiotów użytkowych.

Półprodukt w formie granulatu otrzymywany tą metodą, może był przetwarzany w dalszym etapie metodami wytłaczania, wtrysku, prasowania, termoformowania lub odlewania rotacyjnego, celem uzyskania produktów finalnych. Proces współwytłaczania prowadzony jest w celu połączenia osnowy polimerowej z włóknistym wzmocnieniem. Zarówno maszyny jak i narzędzia stosowane w trakcie omawianego procesu, mają charakter uniwersalny co powoduje dodatkowe obniżenie kosztów wytwarzania granulatu. Materiały możliwe do zastosowania w trakcie tworzenia kompozytów to szeroka gama termoplastycznych polimerów: poliolefiny (LDPE, MDPE, HDPE, PP, kopolimery PP), poliamidy (PA6, PA6.6, inne gatunki poliamidu), poliestry termoplastyczne (PET, PBT, GPET, kopolimery PET), inne polimery termoplastyczne. Szeroki wachlarz możliwych do zastosowania polimerów pozwala na zastosowanie otrzymanego granulatu w wielu dziedzinach przemysłu tworzyw sztucznych, takich jak budownictwo, motoryzacja, czy też wytwarzanie przedmiotów użytkowych.

Proces współwytłaczania prowadzi do otrzymania granulatu dwukomponentowego składającego się z osnowy polimerowej o niskiej temperaturze topnienia, oraz orientowanych włókien o wyższej temperaturze topienia aniżeli materiał osnowy. Warunkiem przeprowadzenia procesu jest odpowiedni dobór materiałów włókien osnowy, tak aby temperatura topienia polimeru bazowego, była na tyle niska by nie przetopić współwytłaczanych włókien, które stanowić mają wzmocnienie tak otrzymywanego materiału.

Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania kompozytów jednopolimerowych metodą koekstruzji, który polega na tym, że do głowicy podgrzanej do temperatury powyżej 100°C wprowadza się jednocześnie materiał osnowy, którym jest kopolimer polipropylenu podgrzany do temperatury upłynnienia i wiązkę włókien polipropylenowych uprzednio poddanych procesowi włókienniczemu poprzez wytłoczenie multifilamentu i jego późniejsze rozciąganie do zorientowania struktury makrocząsteczkowej, po czym następuje połączenie wiązki włókien z materiałem osnowy-kopolimerem, dalej uzyskany kompozyt po opuszczeniu głowicy chłodzi się do temperatury otoczenia, a następnie rozdrabnia, w procesie granulowania.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty technicznoużytkowe:

• proces może być realizowany na dowolnym rodzaju wytłaczarki, dwuślimakowej lub jednoślimakowej • głowica kątowa może być przystosowana z dowolnego narzędzia służącego do koekstruzji na przykład z głowicy kablowej, z dowolną liczbą strumieni doprowadzających materiał do dyszy głowicy • czas przebywania włókien wzmacniających w podwyższonej temperaturze przetwórstwa, jest ograniczony do minimum, w przeciwieństwie do metod wymagających transport materiału przez cały układ uplastyczniający • poprzez zastosowanie włókien długich, możliwa jest pełna kontrola długości włókien w granulacie, poprzez regulacje szybkości obrotowej układów granulujących, co jest bardzo utrudnione w przypadku stosowania jako wzmocnienia włókien krótkich • materiał uzyskuje wszystkie cechy materiałów z grupy kompozytów jednopolimerowych, takich jak niska gęstość, podwyższone właściwości mechaniczne oraz uproszczony recykling materiałowy.

Wynalazek ilustruje poniższy przykład:

Do głowicy kątowej o temperaturze 150°C wprowadzony zostaje niskotopliwy kopolimer polipropylenu, uprzednio poddaje się go procesowi uplastycznienia przy użyciu wytłaczarki jednoślimakowej. Dzięki czemu materiał w formie płynnego stopu dostaje się do głowicy. Jednocześnie przez główny kanał głowicy zostaje wprowadzona wiązka włókien polipropylenowych transportowana układem rolek ze szpuli, włókna zostały uprzednio poddane procesowi orientacji makrocząsteczkowej w procesie włókienniczym. Wiązka włókien łączy się z uplastycznionym materiałem w kanale głowicy kątowej. Po wyjściu z głowicy materiał kierowany jest do wanny chłodzącej, a następnie zostaje zgranulowany. Przygotowany w ten sposób granulat nadaje się do dalszego procesu formowania np. metodą wtrysku.

Prowadzenie procesu przetwórczego wymaga zastosowania kilku elementarnych zasad:

• pod względem budowy chemiczne, stosowane materiały włókna i osnowa polimerowa, powinny być związkami tego samego gatunku, bądź przynależeć do tej samej grupy tworzyw sztucznych

PL 220 146 B1 • w temperaturze prowadzenia procesu, lepkość polimeru stanowiącego osnowę dla włókien, powinna być wystarczająca do ich skutecznego zwilżenia • temperatury przetwórstwa nie mogą przekroczyć temperatury topienia włókien wzmacniających, bądź też powodować zauważalny spadek właściwości mechanicznych tychże włókien.

Claims (1)

1. Sposób otrzymywania kompozytów jednopolimerowych metodą koekstruzji, znamienny tym, że do głowicy podgrzanej do temperatury powyżej 100°C wprowadza się jednocześnie materiał osnowy, którym jest kopolimer polipropylenu podgrzany do temperatury upłynnienia i wiązkę włókien polipropylenowych uprzednio poddanych procesowi włókienniczemu poprzez wytłoczenie multifilamentu i jego późniejsze rozciąganie do zorientowania struktury makrocząsteczkowej, po czym następuje połączenie wiązki włókien z materiałem osnowy-kopolimerem, dalej uzyskany kompozyt po opuszczeniu głowicy chłodzi się do temperatury otoczenia, a następnie rozdrabnia, w procesie granulowania.